UA32819U - Diesel unit - Google Patents

Abstract

Дизель-агрегат містить дизель, акумуляторну батарею і механічно з'єднаний з дизелем електричний силовий агрегат, що містить силові електричні генератори змінного струму. В електричний силовий агрегат вбудований стартер, механічно з'єднаний з валом двигуна.

Description

Опис винаходу

Корисна модель відноситься до електроустаткування тепловозів, а також до систем, що забезпечують роботу 2 двигунів внутрішнього згоряння, і може бути використаний для забезпечення безвідмовності пуску тепловозних дизелів і модернізації двомашинних агрегатів тепловозів.

Однієї з існуючих проблем у тепловозній тязі є система запуску двигуна за допомогою стартера-генератора постійного струму, що відрізняється складністю механічної передачі моменту від стартера-генератора до колінчатого вала дизель-генераторної силової установки, а також труднощами оптимізації процесу заряду 70 акумуляторної батареї.

Відомий двомашинний агрегат ІГенераторь! и агрегать! тяговье: (Злектронньій ресурс|. - Режим доступа: пер:/Лапипа.ги/до. рпр7асн130352 (Сайт ЗАО "Белгородмаш")), який містить у собі збудник і допоміжний генератор. Збудники призначені для живлення обмотки незалежного збудження тягового генератора.

Допоміжний генератор призначений для живлення ланцюгів керування і для зарядки акумуляторної батареї. 12 Відомий дизель-генератор |Гепловоз маневровьй ТЗМ103: ІЗлектронньй ресурс) - Режим доступа: пер:/Лаїів.пагод.ги/Геріомо2и/ТЕМ10О3 Кгаїкое (ехорізап.раї (Сайт "Тепловозьі из альбома-каталога "Луганские локомотивь!)), який складається з дизеля і тягового агрегату, з'єднаних муфтою і встановлених на загальній піддизельній рамі. Тяговий агрегат містить у собі синхронний генератор з допоміжним генератором постійного струму для запуску дизеля, живлення допоміжних агрегатів постійного струму і збудження синхронного генератора.

Аналіз існуючих систем запуску й обгрунтування необхідності керованого запуску дизель-агрегатів тепловозів показує, що в даний час на залізничному транспорті для запуску дизель-агрегатів тепловозів переважно використовуються дві системи: - за допомогою тягового генератора з використанням пускової обмотки і живленням від акумуляторної 22 батареї (застосовується на тепловозах з електропередачею постійного струму з тяговими генераторами - постійного струму типу ГП311 - тепловози типу ТЗ10, М62, ТЗМТ18 ії ін.) |Гепловоз ТЗ310 і його модифікації:

ІЗлектронньій ресурс! - Режим доступа: НЕр://тетрегз.Ігірод.сот/-їмап1950/ОівеІ-ТЕ10.пітІйТЗ10 (Раздел "Дизель-поезда |; - за допомогою спеціалізованої електричної машини постійного струму -стартера, з живленням від іо акумуляторної батареї (використовується на тепловозах з електропередачею змінно-постійного струму з «-- тяговими синхронними генераторами типу ГОС-501 - тепловози 213116 МЗ300 ії ін) (Тепловоз 273116:

ІЗлектронньій ресурс! - Режим доступа: НЕр:/Лимлму.тамад.зро.гиЛекву/2іе116.піт, (Раздел "Локомотивь со российских железньмх дорог|). сі

Загальним недоліком існуючих дизель-агрегатів є те, що, незважаючи на досить велику вагу основного пускового устаткування, пуск дизеля на існуючих тепловозах протікає в дуже тяжких умовах, обумовлених с складністю механічної передачі від стартера до колінчатого вала дизеля, а також труднощами оптимізації процесу пуску і заряду акумуляторної батареї.

Крім того, при цьому виникають великі сплески струму акумуляторної батареї, що досягають 2000А і « зменшують корисну ємність батареї та її термін служби. 70 Системи повітряного і пневмо-стартерного запуску дизеля вимагають додаткового устаткування (компресори, о, с пневмостартери, повітряні балони), мають практично ті ж недоліки, що і попередні системи, і не виключають з» наявності акумуляторної батареї досить великої ємності.

Відсутність на ринку пристроїв безстартерного запуску дизеля улоеможливлювало рішення проблеми широкої заміни застарілих генераторів постійного струму синхронними генераторами на тепловозах серій 310, М62, 49 ТЗМ?2 та інших, а також впровадження електропередач перемінно-постійного струму (з тяговими синхронними і генераторами і випрямляч) на маневрових і промислових тепловозах. з На тепловозах з передачею змінно-постійного струму тяговий генератор являє собою синхронну машину змінного струму і, отже, прямо не може бути використаний для повороту колінчатого вала дизеля. со Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, за технічною суттю, призначенням і результатом, що - 20 досягається, є пристрій для пуску двигуна і його використання в автомобілі (Міжнародна публікація

М/О2006121005 А1 від 2006-11-16), до складу якого входить дизель, акумуляторна батарея й механічно ме з'єднаний з дизелем електричний силовий агрегат, що містить силові електричні генератори, а також конденсаторні накопичувачі енергії і зарядних пристроїв змінного струму. Запуск дизеля в даному пристрої здійснюється за допомогою електричної машини постійного струму. 29 Недоліками цього відомого пристрою є: с - прямий пуск електродвигуна постійного струму з ударним додатком максимального пускового моменту (так називаний момент страгування), що приводить до підвищеного зносу механічних частин дизельного двигуна, тому що робота відбувається без мастила. - на тепловозах з електропередачею перемінно-постійного струму для стартерів установлюється додатковий 60 редуктор для передачі обертання від стартера на колінчатий вал дизеля, що значно ускладнює кінематичну систему дизеля і може привести до механічних поломок частин дизеля. Вага стартера разом з редуктором на тепловозах 273116 складає приблизно 850кг при потужності стартера рівної 5ОкВт.

При застосуванні бесстартерного запуску дизеля збільшується КПД. системи запуску, зменшується витрата ємності, номінальна ємність, маса й обсяг акумуляторної батареї, знижується пусковий струм. бо В основу корисної моделі поставлена задача зменшення зносу механічних частин дизельного двигуна, а також задача спрощення кінематичної схеми дизеля.

Поставлена задача вирішується тим, що до складу дизель-агрегату входить дизель, акумуляторна батарея й механічно з'єднаний з дизелем електричний силовий агрегат, що містить силові електричні генератори змінного струму. Відповідно до корисної моделі, в електричний силовий агрегат додатково вбудований стартер, механічно зв'язаний з валом двигуна. Як стартер використаний безконтактний багатополюсний асинхронний короткозамкнутий електродвигун. В окремому варіанті виконання корисної моделі до складу пристрою додатково введений пусковий інверторний блок, вихідні ланцюги якого підключені до стартера через пусковий контактор.

Можливе виконання корисної моделі, у якому пусковий інверторний блок виконаний на ІЗВТ-модулях з 7/0 інтелектуальними драйверами.

У ще одному варіанті реалізації пристрою стартер виконаний з можливістю живлення від акумуляторної батареї через перетворювач частот, а обмотка безконтактного багатополюсного асинхронного короткозамкнутого електродвигуна виконана багатошарової з укороченими вильотами лобових частин обмоток.

Задача зменшення зносу механічних частин дизельного двигуна досягається за рахунок використання в 7/5 Конструкції дизель-агрегату безконтактного багатополюсного асинхронного короткозамкнутого електродвигуна, що забезпечує регульований запуск дизель-агрегату. Це дозволить уникнути надмірних стрибків струму (ударних моментів під час пуску), які несприятливо впливають на роботу акумуляторної батареї. При цьому значення струмів, споживаних від акумуляторної батареї, нижче ніж при запуску від стартера постійного струму і на порядок нижче, ніж при безстартерному запуску.

Задача спрощення кінематичної схеми дизеля забезпечується завдяки тому, що при створенні системи інверторного запуску з використанням вбудованого в тяговий агрегат безконтактного багатополюсного асинхронного короткозамкнутого електродвигуна виключається привод розподільного вала, що значно спрощує кінематичну схему дизель-агрегату і підвищує його енергоефективність за рахунок зниження витрати палива й мастила.

Крім того, додатковим технічним результатом корисної моделі є те, що він дозволяє: - підвищити КПД і знизити масу дизель-генераторної силової установки за рахунок спрощення кінематичної - схеми механічної передачі; - знизити витрати палива за рахунок підвищення КПД дизель-генераторної установки; - продовжити термін служби акумуляторних батарей приблизно на 4095 за рахунок зм'якшення режимів Фо зо експлуатації в пускових режимах; - зменшити імовірність механічних ушкоджень дизеля за рахунок реалізації керованого пуску, що виключає (7 ударні моменти під час пуску. со

На кресленні представлена принципова електрична схема запропонованого пристрою.

Дизель-агрегат містить у собі дизель 1 і електричний силовий агрегат 2. В електричний силовий агрегат2 С з5 Входять генератори - тяговий синхронний генератор З, що забезпечує живлення тягових електродвигунів, і с допоміжний синхронний генератор 4, використовуваний для живлення власних потреб тепловоза, а також багатополюсний асинхронний електродвигун з короткозамкнутим ротором 5 (далі асинхронний електродвигун 5), який виконує роль стартера дизеля, пусковий інверторний блок 6 і акумуляторну батарею 7.

Всі електричні машини, що входять в електричний силовий агрегат 2, мають загальний вал 8, з'єднаний за « допомогою муфти з валом дизеля 1. з с Пристрій працює в такий спосіб. Найкращим способом запуску дизеля 1 є частотний керований запуск від асинхронного електродвигуна 5 за допомогою пускового інверторного блоку 6 (інвентор). Після запуску дизеля 1 з інвертор 6 переводиться в режим заряду акумуляторної батареї 7 і живлення допоміжних навантажень.

У режимі запуску асинхронний електродвигун 5 дизеля 1 через пусковий контактор 9 підключається до

Вихідних ланцюгів пускового інверторного блоку 6. Інвертор 6 виконаний на ІСВТ-модулях з інтелектуальними с драйверами, що забезпечують внутрішній захист від неприпустимих струмів |Рогачев К.Д. Силовне биполярнье транзисторь с о изолированньм затвором (ЗВТ): ІЗОлектронньй ресурс) - Режим доступа: ко пЕр://лумли дами ги/пЕті.сдійхробі/дрілгапвзівіог.піт (Сайт "Рьінок микрозлектроники")). о Керування пусковим інверторним блоком 6 здійснюється мікропроцесорним блоком керування інверторним 5о пуском 10 по сигналу Шу, що формується за сигналами зворотних зв'язків фазних струмів електродвигуна 5 - (Іфи» Ір) і частоти обертання вала 8 дизеля 1 (пд). Алгоритм керування двигуном 5 передбачає квазівекторне «с керування, з формуванням моменту по куту навантаження електродвигуна 5. При цьому підтримується задане значення струму намагнічування (Ф дд-сопвІ), а величина моменту регулюється активною складовою струму статора двигуна 5. ШИМ-конвертор інвертора 6 формує алгоритм переключення силових ключів, що забезпечує в Формування синусоїдальних фазних струмів (коефіцієнт синусоїдальності - не менше 0,955 від першої гармонійної фазного струму). с Алгоритм пуску дизеля 1 забезпечує пуск протягом 12...15сє, при цьому частота обертання стартера 5 і дизеля 1 повинна досягти 200об/хв, після чого дизель 1 запускається, фазний струм знижується, інвертор 6 замикається і відключається пусковий контактор 9. Пусковий момент 7000Н"м забезпечується до швидкості во обертання вала 80об/хв. Повторний пуск дизеля відбувається через 5 хвилин.

Таким чином, корисна модель, що заявляється, дозволяє зменшити знос механічних частин і спростити кінематичну схему дизельного двигуна.

Claims (5)

Формула винаходу б5

1. Дизель-агрегат, що містить дизель, акумуляторну батарею і механічно з'єднаний з дизелем електричний силовий агрегат, що містить силові електричні генератори змінного струму, який відрізняється тим, що в електричний силовий агрегат додатково вбудований стартер, механічно з'єднаний з валом двигуна.

2. Дизель-агрегат за п. 1, який відрізняється тим, що як стартер використаний безконтактний багатополюсний асинхронний короткозамкнутий електродвигун.

3. Дизель-агрегат за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що до складу пристрою додатково введений пусковий інверторний блок, вихідні ланцюги якого підключені до стартера через пусковий контактор.

4. Дизель-агрегат за п. 3, який відрізняється тим, що пусковий інверторний блок виконаний на ІЗВТ-модулях 7/0 З інтелектуальними драйверами.

5. Дизель-агрегат за пп. 1-4, який відрізняється тим, що стартер виконаний з можливістю живлення від акумуляторної батареї через перетворювач частот.

б. Дизель-агрегат за пп. 2-5, який відрізняється тим, що обмотка безконтактного багатополюсного асинхронного короткозамкнутого електродвигуна виконана багатошаровою з укороченими вильотами лобових 7/5 частин обмоток. що з (22) «-- (ге) с Зо «о

- . и? (55) ко со - (32) 60 б5